• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.271-271
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• 2010

고효율 실리콘 태양전지를 제작하기 위하여 surface passivation, 레이저와 lithography기술들이 연구되어 지고 있다. 결정질 실리콘 태양전지의 기판의 두께가 점점 얇아지면서 surface-to-volume 비율이 증가되어 surface passivation은 매우 중요하다. surface passivation은 크게 2가지 방법으로 진행되고 있으다. 첫 번째는 Si의 dangling bond의 passivation과 surface recombination process 제어에 기초를 두고 있다. 일반적으로 박막을 이용한 실리콘 passivation은 $SiO_2$, SiN, a-Si, $Al_2O_3$박막 4가지가 이용되어 왔다. 본 연구에서는 p-type SoG기판위에 원자층 증착법(ALD)을 이용하여 $Al_2O_3$박막의 negative fixed charge의 internal electric field로 surface passivation을 연구하였다. TMA와 $H_2O/O_3$을 사용하여 ALD $Al_2O_3$를 10~30nm두께를 갖도록 증착하였다. 표면 처리 조건, $Al_2O_3$박막 두께, ALD 공정 조건과 후열처리등에 따른 실리콘의 특성, carrier lifetime변화를 측정하여 효과적인 field induced passivation을 제시하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.480-480
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• 2013

태양에너지는 신재생 에너지 중에서 무한한 에너지원으로서 태양에너지에 대한 활발한 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서도 결정형 실리콘 태양전지에 대해 다양한 연구가 진행 중이다. 이러한 실리콘 태양전의 제작은 실리콘 식각 용액을 이용하여 기판의 절삭 손상된 부분을 식각한 후 텍스쳐링(texturing) 공정을 통해 표면의 흡수율을 높이고, 반면에 반사율을 감소시킨다. 텍스쳐링 공정이 끝난 후 도핑 공정을 통해 에미터(emitter)를 형성, 반사방지막을 증착, 기판의 전면과 후면에 페이스트를 바르고 스크린인쇄법으로 전극을 형성한 후 마지막으로 형성된 전극을 소성 공정을 통해 전극이 에미터와 접촉하면 태양전지가 완성된다. 하지만 텍스쳐링 공정을 통해 만들어진 피라미드 구조는 도핑공정을 하게 되면, 꼭짓점 부분의 균일한 도핑이 이루어지지 않는다. 이러한 균일하지 않은 공정으로 인해 전극 소성 공정에서 일부의 에미터층을 뚫어버리게 되므로 누설전류가 증가하게 된다. 그래서 본 논문에서는, 변환 효율을 개선시키기 위해 표면 구조와 반사방지막의 열처리 공정에 대한 연구를 하였다. 우선 피라미드 구조를 균일하게 만들었으며, 반사방지막 형성 후 열처리를 하여 소수 캐리어 수명을 증가시켰으며, 누설전류를 감소하였다. 균일한 도핑 및 전극 형성을 용이하게 하는 부드러운 피라미드 구조를 형성하기 위해 HND (HF：HNO3 : D.I wafer=5 : 100 : 100) 용액을 사용하여 식각하였다. 그 결과 직렬저항은 NHD용액을 사용하여 300초 동안 식각하였을 때 $1.284{\Omega}$ 낮아지는 결과를 얻을 수 있었으며, 도핑을 균일화하여 누설전류를 감소시킬 수 있었다.

• 전자진흥
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• 제3권9호
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• pp.84-90
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• 1983

• 한국결정성장학회지
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• 제7권2호
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• pp.315-323
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• 1997

수직승화방법을 이용하여 시료의 용융점 미만의 온도에서 CdS 단결정을 성장하였다. 분말법을 이용한 X-ray 실험으로부터 구한 CdS 단결정의 격자상수 값은 $a_0=4.139\AA$, $c_0=6.719\AA$이었다. 성장된 CdS 단결정과 CuCl 용액을 사용하여 $Cu_2$S/CdS 태양전지를 제작한 후 2분 동안 공기중에서 $250^{\circ}C$로 열처리한 후 light-to-dark J-V cross over effect를 측정하였다. 측정된 Voc, Jsc, Vop와 fill factor값은 각각 0.40 volt, $4.2mA/\textrm{cm}^2$, 0.31 volt,$3.8mA/\textrm{cm}^2$, 0.68이었으며, 효율은 3.8 %를 나타내었다. 제작된 태양전지의 spectral response는 광발광 실험으로부터 498 nm (2.49eV)와 585 nm (2.12 eV)에서 그 peak가 나타남을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.392-392
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• 2009

결정질 실리콘 태양전지의 모듈화에는 일반적으로 저철분 강화유리를 사용하고 있으며, 이 경우 모듈화를 위해서는 3-5mm 두께의 강화유리를 EVA film을 사용하여 유리와 solar cell을 접착하는 방법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 0.7mm 두께의 강화 유리를 사용하고, EVA film을 사용하지 않는 방법으로 초경량의 모듈을 제작하고, 그 특성을 비교하였다. 그결과 박판강화유리를 이용한 경량 실리콘 태양전지의 모듈화의 가장 큰 문제점으로는 강화유리의 두께가 아주 얇기 때문에 발생하는 module의 bending 현상에 의한 silicon cell의 파괴가 일어나는 경우가 있었으며 이를 위한 bending 방지기술의 개발이 요구되는 것으로 나타났다. 개선효과로는 솔라셀 모듈의 에너지변환효율은 동일한 솔라셀을 사용하여 일반 3mm 급의 저철분강화유리로 제작한 모듈에 비해서 약 20% 개선효과가 있었으며, 경량화에는 Al계 금속 지지대를 제외한 모듈만을 비교하여 무게의 감량을 비교한 결과 70%이상의 감량 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 상기 결과로부터 본 연구를 통한 개발품은 BIPV형 solar cell module로 이용가치가 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.312.2-312.2
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• 2013

태양전지에서 SiNX층은 반사방지막 역할과 표면 페시베이션의 역할을 동시에 하고 있다. SiNx에서 굴절율과 두께는 반사율과 밀접한 관계가 있으며 동시에 표면 소수캐리어 수명에도 큰 영향을 미친다. 따라서 굴절율과 두께를 조절하여 낮은 반사도와 긴 소수캐리어 수명을 가지는 SiNx 박막을 제조하여야 우수한 효율의 태양전지를 제조할 수 있다. 본 연구에서는 다양한 굴절율과 두께의 SiNx 박막을 결정질 실리콘 태양전지에 적용하여 효율과의 상관관계를 해석하였다. SiNx 박막은 PECVD장비를 이용하여 RF파워, 가스혼합량, 증착시간 등을 각각 변화시키며 형성하였다. RF 파워는 100~500 W로 변화 시켰고 혼합가스 변화는 SiH4가스와 NH3가스, Ar가스를 각각 주입하며 증착하였다. RF 파워 300W, 가스혼합량 SiH4 90sccm, NH3 26sccm, Ar 99sccm과 기판 온도 $300^{\circ}C$, 공정시간 58초에서 포면 반사율 1.09%와 굴절률 1.965, 두께 76nm를 갖는 SiNx층을 형성 할 수 있었다. SiNx층을 증착하여 셀을 제작한 결과, 개방전압: 0.612V, 전류밀도: 38.49 mA/cm2, 충실도: 75.62%, 효율: 17.82%를 얻을 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.450-451
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• 2008

비정질 실리콘 태양전지는 n-i-p형 구조가 일반적이며, 각 층의 두께와 도핑농도가 태양전지의 효율을 결정하는 중요한 요인이다. 최대의 효율을 얻을 수 있는 태양전지 설계를 위해 AFORS HET 시뮬레이션을 통하여 n층의 두께와 도핑농도, 그리고 p층의 도핑농도롤 변화시켰다. 최적화 결과, a-Si:H(n) 층의 두께 1nm, a-Si:H(n)층의 도핑농도 $2\times10^{20}cm^{-3}$, a-Si:H(p+)층의 도핑농도 $1\times10^{19}cm^{-3}$에서 $V_{oc}$=679.5mV, $J_{sc}$=39.02mA/$cm^2$, FF=83.71%, Efficiency=22.21%의 고효율을 얻을 수 있다. 본 연구를 통하여 실제의 높은 효율을 갖는 태양전지 설계와 제조 시에 이용할 수 있을 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.352.1-352.1
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• 2016

양자점은 나노미터 크기의 반도체 결정으로 밴드갭에 따라 광학적, 전기적 성질이 달라지는 독특한 성질을 가지는 형광물질으로 활발히 연구되고 있다. 중금속을 기반으로 한 양자점은 높은 발광효율과 광안전성을 가지며, 가시광선 영역에서 빛을 내는 특징을 가지고 있다. 그러나 중금속을 사용하기 때문에 독성이 있어 인체나 환경에 유해하여 응용 연구에 제한적이다. 반면에, 탄소 기반의 양자점은 중금속 기반의 양자점과 비슷한 성질을 가질 뿐만 아니라, 높은 용해도와 낮은 독성으로 인해 생체적합성이 높다는 장점이 있다. 이를 이용하여 발광다이오드(LEDs), 태양전지, 광촉매 뿐만 아니라 바이오이미징, 바이오센서 등 생물학분야에도 응용 될 수 있다. 본 연구에서는 Bottom-up 합성 방법으로 유기전구체를 이용하여 질소를 함유하고 있는 양친매성 탄소 양자점(N-GQDs)을 합성하였다. 합성에 사용한 유기전구체는 기존에 보고된 유기전구체와 다르게 반응 진행 중에도 pH 측정 결과 중성을 나타내며, 반응 온도($225^{\circ}C$)와 유사한 온도에서도 pH 값은 여전히 6.0 이상의 값을 나타냈다. 중성을 띄는 특징으로 인해 추가적인 산제거 과정이나 표면안정화 과정이 필요 없다는 장점을 가지고 있다. 합성된 N-GQDs는 높은 결정성의 원형구조를 가지며, 원자힘현미경(AFM) 분석을 통해 높이가 ~ 1.5 nm 미만으로 3층 이하의 두께로 형성되었음을 확인하였다. 또한, 적외선 분광법(FT-IR) 분석을 통해 O-H기, 방향족 고리의 C = C (또는 C = N)기 및 C-N기가 각각 ~3250, ~1670과 ~1140 cm-1에서 확인할 수 있다. 합성된 양자점을 유기태양전지의 active layer에 소량(2 wt%) 첨가하여 양자점의 광학적, 전기적 성질을 확인하였다. 비교군 유기태양전지보다 N-GQDs가 첨가된 유기태양전지의 외부양자효율(PCE)이 7.3%에서 8.4%로 약 20%가 증가하는 것을 보였다. 이는 양자점이 상대적으로 흡수가 약한 단파장 영역의 빛을 흡수하고 PL을 내어 active layer로 에너지 트랜스퍼 현상이 일어나 전자전달을 원활하게 해 주기 때문이다. 앞으로 본 연구의 가능성과 추가적인 연구를 통해 더 많은 분야에 응용되기를 기대한다.

• 전기화학회지
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• 제14권4호
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• pp.225-230
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• 2011

Copper indium gallium selenide (CIGS) 기반 박막 태양전지는 저렴한 제작 단가 및 다른 박막 태양전지에 비해 높은 효율을 보여 실리콘 기반 태양전지의 차세대 태양전지로 각광을 받고 있다. 구성 요소 중 buffer 층은 window 층과 absorber 층 사이의 높은 밴드 갭(band gap)을 해소 해주는 역할을 한다. 기존의 cadmium sulfide(CdS)의 인체 유해성 때문에 이를 대신할 indium sulfide(In2S3)를 이용한 buffer 층의 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전기화학적인 방법을 통해 값싸고 간편하게 indium sulfide buffer 층을 전극 표면에 합성하는 연구를 진행하였다. Indium-Tin-Oxide(ITO) 전극표면을 sodium thiosulfate 및 indium sulfate의 혼합물 용액에 담그고 환원 전위를 인가하여 indium sulfide를 합성하였다. 크기가 다른 두 전압을 교대로 인가하여 확산 한계(diffusion limit)를 최소화 함으로써 표면에 균일한 조성을 가지는 buffer 층을 합성해 낼 수 있었다. 또한 합성 중 온도의 조절을 통해 buffer 층의 밴드 갭을 최적화 할 수 있었다. 이렇게 전기화학적으로 합성된 buffer 층은 X-선 광전자 분광법과 회절법의 분석을 통해 ${\beta}$-indium sulfide 결정구조를 가짐을 확인 하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1999년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.597-600
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• 1999

A solar cell conversion efficiency was degraded by grain boundary effect in polycrystalline silicon To reduce grain boundary effect, we performed a preferential grain boundary etching, POC$_3$ n-type emitter doping, and then ITO film growth on poly- Si. Among the various preferential etchants, Schimmel etch solution exhibited the best result having grain boundary etch depth higher than 10 ${\mu}{\textrm}{m}$. RF magnetron sputter grown ITO films showed a low resistivity of 10$^{-4}$ $\Omega$ -cm and high transmittance of 85 %. With well fabricated poly-Si solar cells, we were able to achieve as high as 15 % conversion efficiency at the input power of 20 mW/$\textrm{cm}^2$.